Взаимодействует ли медь с водой?

Характеристики меди, реакция металла с азотной кислотой

Взаимодействует ли медь с водой?
[Deposit Photos]

Медь — старейший металл, используемый людьми с давних времен. Медь имеет латинское название — cuprum. Ее порядковый номер — 29. В периодической системе Менделеева медь расположена в четвертом периоде, в первой группе.

Физические и химические свойства меди

Медь — это тяжелый металл розово-красного цвета с ковкой и мягкой структурой. Температура кипения меди — более 1000 °С. Сuprum — хороший электро- и теплопроводник, плавится при 1084 °С, плотность металла — 8,9 г/см³, в природе встречается в самородном виде.

Атом меди имеет 4 уровня. На валентной 4s-орбитали расположен один электрон. Во время химического взаимодействия с другими веществами от атома отщепляется 1—3 отрицательно заряженные частицы, в результате чего образуются соединения меди со степенью окисления «+3», «+2», «+1». Максимальной устойчивостью обладают двухвалентные производные меди.

[Deposit Photos]

Медь обладает низкой реакционной способностью. Существует две основные степени окисления металла, проявляющиеся в соединениях: «+1» и «+2». Вещества, в которых данные значения заменяются на «+3», встречаются редко. Медь взаимодействует с углекислым газом, воздухом, соляной кислотой и другими соединениями при очень высоких температурах. На поверхности металла образуется защитная оксидная пленка, которая предохраняет медь от дальнейшего окисления и делает металл стабильным и малоактивным.

Медь взаимодействует с простыми веществами: галогенами, селеном, серой. Металл способен формировать двойные соли или комплексные соединения. Почти все сложные соединения этого химического элемента (кроме оксидов) — это ядовитые вещества. Вещества, которые образовала одновалентная медь, легко окисляются до двухвалентных аналогов.

В химических реакциях медь выступает в качестве малоактивного металла. Металл не растворяется в воде в обычных условиях. В сухом воздухе не протекает коррозия металла, но при нагревании медь покрывается черным оксидным налетом. Химическая устойчивость элемента проявляется при действии углерода, безводных газов, нескольких органических соединений, спиртов и фенольных смол. Для меди характерны реакции комплексообразования, в результате которых выделяются окрашенные соединения. Медь имеет сходства с металлами щелочной группы, связанные с формированием производных одновалентного ряда.

Взаимодействие с азотной кислотой

Медь растворяется в азотной кислоте. Эта реакция осуществляется из-за окисления металла сильным реагентом. Азотная кислота (разбавленная и концентрированная), проявляет окислительные свойства с растворением меди.

Читайте также  Сколько меди в газовой плите?

Молекула азотной кислоты [Deposit Photos]

При реакции металла с разбавленной кислотой образуется нитрат меди и двухвалентный оксид азота в соотношении 75%:25%. Уравнение реакции:

8H­NO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

В реакции участвует 1 моль меди и 3 моля концентрированной азотной кислоты. При растворении меди раствор сильно разогревается, в результате чего происходит термическое разложение окислителя и наблюдается выделение дополнительного объема азотных оксидов. Уравнение реакции:

4H­NO₃ + Cu → Cu(NO₃) + 2NO₂ + 2H₂O

Такой способ растворения меди имеет недостаток: во время реакции меди с азотной кислотой происходит выделение большого количества азотных оксидов. Для улавливания (или нейтрализации) азотных оксидов требуется специальное оборудование, потому процесс этот слишком затратный.

Растворение меди в азотной кислоте считается завершенным, когда полностью прекращается выработка летучих азотистых оксидов. Температура реакции — 60—70 °С. Следующий этап — спуск раствора из химического реактора. После этого на дне реактора остаются куски меди, не вступившие в реакцию. К полученной жидкости добавляется вода и проводится фильтрация.

Нажмите здесь, чтобы изучить свойства меди на примере взаимодействия с другими веществами.

Азотная кислота и медь: реакция на примере опыта

Проследить всю реакцию азотной кислоты и меди можно на примере опыта, положив в концентрированную азотную кислоту пластинку меди. Происходит выделение бурого газа: сначала медленное, затем более сильное. Раствор приобретает зеленую окраску. Если в избытке добавлять медь в процессе реакции, раствор постепенно окрасится в голубой цвет. Реакция меди с азотной кислотой происходит с выделением тепла и токсичного газа, имеющего резкий запах.

Взаимодействие меди с концентрированной азотной кислотой относится к окислительно-восстановительным реакциям. Восстановителем здесь является металл, а окислителем — азотная кислота. Уравнение реакции:

Cu + 4H­NO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Реакция экзотермическая, поэтому при самопроизвольном разогреве смеси реакция ускоряется.

Реакция меди с азотной кислотой начинается при комнатной температуре. Металл покрывается пузырьками, они всплывают и наполняют пробирку бурым газом — NO₂ (токсичным ядовитым диоксидом азота с резким запахом). Этот газ в 1,5 раза тяжелее воздуха.

Реакция меди с азотной кислотой протекает в два этапа:

  • на первом этапе кислота окисляет медь до оксида меди, выделяя диоксид азота;
  • на втором этапе оксид меди реагирует с новыми порциями кислоты, образуя нитрат меди Cu(NO₃)₂. Смесь разогревается, и реакция протекает быстрее.

Нитрат меди (тригидрат) [Wikipedia]

Итог: металл растворился и образовался раствор нитрата меди. Благодаря нитрату меди полученный раствор имеет зеленый или голубой цвет (оттенок будет зависеть от количества использованной воды).

Читайте также  Пайка медных трубок газовой горелкой

Источник: https://melscience.com/RU-ru/articles/harakteristiki-medi-reakciya-metalla-s-azotnoj-kis/

Взаимодействует ли медь с водой

Взаимодействует ли медь с водой?

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Имеет два стабильных изотопа — Cu и Cu, и несколько радиоактивных изотопов.

Самый долгоживущий из них, Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем, баббиты — со свинцом и другие.

Химические свойства

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не реагирует с водой, разбавленной соляной кислотой.

Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия.

Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди:

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

С концентрированной горячей серной кислотой:

С безводной серной кислотой при 200 °C:

C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода воздуха:

Реагирует с концентрированной азотной кислотой:

С разбавленной азотной кислотой:

С царской водкой:

C разбавленной хлороводородной кислотой в присутствии кислорода:

С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:

С бромоводородом:

Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:

Окисляется до оксида меди при недостатке кислорода и 200 °C и до оксида меди, при избытке кислорода и температурах порядка 400—500 °C:

Медный порошок реагирует с хлором, серой и бромом, при комнатной температуре:

При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:

C оксидами неметаллов:

Медь реагирует с цианидом калия с образованием дицианокупрата калия, щелочи и водорода:

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

Соединения

Медный купорос

В соединениях медь бывает двух степеней окисления: менее стабильную степень Cu и намного более стабильную Cu, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета.

В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu2, полученных в 1994 году.

Читайте также  Как очистить медь от черноты?

Карбонат меди имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди.

Сульфат меди при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO4∙5H2O, используется как фунгицид.

Также существует нестабильный сульфат меди Существует два стабильных оксида меди — оксид меди Cu2O и оксид меди CuO.

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди, который является основой для получения сверхпроводников. Хлорид меди — бесцветные кристаллы плотностью 4,11 г/см³.

В сухом состоянии устойчив. В присутствии влаги легко окисляется кислородом воздуха, приобретая сине-зелёную окраску. Может быть синтезирован восстановлением хлорида меди сульфитом натрия в водном растворе.

Соединения меди

Многие соединения меди имеют белую окраску либо бесцветны.

Это объясняется тем, что в ионе меди все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов. Однако оксид Cu2O имеет красновато-коричневую окраску.

Ионы меди в водном растворе неустойчивы и легко подвергаются диспропорционированию:

2Cu → Cu + Cu

В то же время медь встречается в форме соединений, которые не растворяются в воде, либо в составе комплексов. Например, дихлорокупрат-ион устойчив. Его можно получить, добавляя концентрированную соляную кислоту к хлориду меди:

CuCl + Cl →

Хлорид меди — белое нерастворимое твёрдое вещество. Как и другие галогениды меди, он имеет ковалентный характер и более устойчив, чем галогенид меди. Хлорид меди можно получить при сильном нагревании хлорида меди:

2CuCl2 → 2CuCl + Cl2

Ионы меди окрашивают пламя в зелёный цвет

Образует неустойчивый комплекс с CO

CuCl+CO → CuCl разлагающийся при нагревании

Другой способ его получения заключается в кипячении смеси хлорида меди с медью в концентрированной соляной кислоте.

В этом случае сначала образуется промежуточное соединение — комплексный дихлорокупрат-ион.

Хлорид меди реагирует с концентрированным раствором аммиака, образуя комплекс диамминмеди. Этот комплекс не имеет окраски в отсутствие кислорода, но в результате реакции с кислородом превращается в синее соединение.

Соединения меди и меди

Степени окисления III и IV являются малоустойчивыми степенями окисления и представлены только соединениями с кислородом, фтором или в виде комплексов.

Аналитическая химия меди

  • Традиционно количественное выделение меди из слабокислых растворов проводилось с помощью сероводорода.
  • В растворах, при отсутствии мешающих ионов медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
  • Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими методами.

Источник: https://steelfactoryrus.com/vzaimodeystvuet-li-med-s-vodoy/